ES2441220T3 - Batería de tracción con fiabilidad elevada - Google Patents

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ES2441220T3 ES09768092.0T ES09768092T ES2441220T3 ES 2441220 T3 ES2441220 T3 ES 2441220T3 ES 09768092 T ES09768092 T ES 09768092T ES 2441220 T3 ES2441220 T3 ES 2441220T3
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Abstract

Batería, en particular batería de tracción, con al menos dos módulos de baterías (1, 2) conectados en serie, quecomprenden, respectivamente, un primer polo de módulo de batería (1a, 2a), un segundo polo de módulo de batería(1b, 2b) y al menos un circuito en serie y/o circuito en paralelo de celdas de baterías (1c, 2c) conectados en medio,en la que una primera conexión (3) del circuito en serie de módulos de baterías (1, 2) está conectada con un primerpolo de baterías (4) y una segunda conexión (5) del circuito en serie de módulos de baterías (1, 2) está conectadocon un segundo polo de batería (6), en la que al menos un módulo de batería de los al menos dos módulos de baterías (1, 2) conectados en serie es unprimer módulo de batería (1), que presenta al menos una instalación de separación (1d) y una instalación depuenteo (1e), en la que la al menos una instalación de separación (1d) proporciona, con una activacióncorrespondiente, una interrupción de la conexión del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas debaterías (1c) con el primer polo de módulo de batería (1a) y/o el segundo polo de módulo de batería (1b) y/o unainterrupción del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas de baterías (1c), y en la que a través de lainstalación de puenteo (1d), que está conectada entre el primer polo de módulo de batería (1a) y el segundo polo demódulos de baterías (1b), con una activación correspondiente, se cortocircuita el primer polo de módulo de batería(1a) y el segundo polo de módulo de batería (1b), y/o al menos un módulo de batería de los al menos dos módulos de baterías (1, 2) conectados en serie es un segundomódulo de batería (2), que presenta al menos una instalación de carga y separación (2d) y una instalación depuenteo (2e), en la que la al menos una instalación de carga y separación (2d) realiza, con una activacióncorrespondiente, una interrupción de la conexión del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas debaterías (2c) con el primer polo de módulo de batería (2a) y/o con el segundo polo de módulo de batería (2b) y/o unainterrupción del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas de baterías (2c) y se limitan las corrientes decarga o bien de compensación que aparecen durante la conexión adicional del módulo de batería (2) o bien de labatería con el módulo de batería (2), y en la que a través de la instalación de puenteo (2e), que está conectada entreel primer polo de módulo de batería (2a) y el segundo polo de módulo de batería (2b), con una activacióncorrespondiente, se cortocircuitan el primer polo de módulo de batería (2a) y el segundo polo de módulo de batería(2b).caracterizada porque la batería solamente comprende dos módulos de baterías (2) o la batería solamentecomprende primeros módulos de baterías (1) y una instalación de carga (7), que está conectada entre la primeraconexión (3) del circuito en serie de módulos de baterías (1, 2) y el primer polo de baterías (4), y/o que estáconectado entre la segunda conexión (5) del circuito en serie de módulos de baterías (1, 2) y el segundo polo debaterías (6), o la batería comprende n módulos de baterías (1, 2), estando previstos 2 segundos módulos de baterías(2) y n-2 primeros módulos de baterías (1).

Description

Batería de tracción con fiabilidad elevada
Estado de la técnica
La presente invención se refiere a una batería, en particular una batería de tracción, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente.
Se considera que en el futuro tanto en aplicaciones estacionarias (por ejemplo, en instalaciones de energía eólica) como también en vehículos (por ejemplo en vehículos híbridos y eléctricos) se emplearán cada vez más nuevos sistemas de baterías, a los que se plantean requerimientos muy altos con respecto a la fiabilidad. Una base para estos requerimientos altos es que un fallo de la batería puede conducir a un fallo de todo el sistema (por ejemplo, en un vehículo eléctrico, un fallo de la batería de tracción conduce, por decirlo así, a “quedarse tirado” o incluso puede conducir a un problema relevante para la seguridad (en las instalaciones de energía eólica se emplean, por ejemplo, baterías para proteger la instalación, en el caso de viento fuerte, a través de una regulación de las palas del rotor contra estados de funcionamiento inadmisibles).
El diagrama de principio de un sistema de batería de acuerdo con el estado actual de la técnica se representa en la figura 9. Para conseguir los datos de potencia y energía requeridos con el sistema de batería, se conectan celdas de baterías individuales en serie y en parte adicionalmente en paralelo. Además de las células de baterías, el sistema de batería presenta todavía una llamada instalación de carga y de separación, que se indica en la figura 9 sin limitación de la generalidad entre el polo positivo de la batería y las celdas de la batería. Con el conmutador de separación TS se puede conectar y desconectar, respectivamente, la batería en un polo. Como unidad funcional opcional se representa en la figura 9 todavía otra instalación de separación, con la que la batería – si se requiere a través de un segundo conmutador de separación – se puede desconectar en dos polos. En la instalación de carga y de separación se encuentra todavía un llamado conmutador de carga, con el que se puede conectar una resistencia de carga entre las celdas de la batería y los sistemas conectados externos, para limitar las corrientes de compensación durante la conexión de la batería. En un proceso de conexión de este tipo se cierra en la instalación de carga y de separación, cuando el conmutador de separación está abierto, en primer lugar el conmutador de carga y adicionalmente se cierra – si está presente – el conmutador de separación en la instalación de separación opcional en el polo negativo del sistema de batería. A través de la resistencia de carga se cargan entonces las capacidades de entrada de los sistemas conectados externamente. Si la tensión entre el polo positivo y el polo negativo del sistema de batería solamente se desvía en una medida no esencial de la tensión de suma de las celdas de la batería, se termia el proceso de carga a través del cierre del conmutador de separación en la instalación de carga y de separación. El sistema de batería está conectado entonces con baja impedancia en los sistemas externos y se puede accionar con sus datos de potencia específicos. Con el modo de proceder descrito se pueden limitar las corrientes de compensación, que aparecen durante el proceso de conexión del sistema de batería entre los sistemas externos y el sistema de batería, a valores admisibles.
Se conoce a partir el documento D1 una batería con un circuito de corriente de supervisión de la batería, que comprende varios módulos de supervisión de la batería, que supervisan la función de las funciones eléctricas esenciales. Cada módulo de supervisión de la batería supervisa un número determinado de baterías y el cable de la corriente entre estas baterías, con lo que se pueden reconocer problemas, antes de que aparezca un defecto. Los datos entre el módulo de supervisión principal y los módulos de supervisión de la batería son transmitidos codificados a través de un bus de comunicaciones en serie.
La fiabilidad del sistema de batería se caracteriza por tasas de fallos o bien tasas de errores. La tasa de fallos describe el número de fallos previsibles por término medio en un periodo de tiempo considerado. La tasa de fallos de una batería con un circuito en serie de celdas individuales se puede calcular de la siguiente manera:
Tasa de fallos Batería de tracción = 1 - (1-tasa de fallosCelda)Número de celdas (1)
Para la batería de tracción de un vehículo eléctrico con un circuito en serie de 100 celdas y con una tasa de fallos en el periodo de tiempo considerado de 100ppm / celda resulta de esta manera, por ejemplo:
Tasa de fallos Batería de tracción = 1 - (1 - 100ppm)100
= 9,95 % (2)
En el caso de tasas de fallos muy reducidas de las celdas individuales de la batería (por ejemplo, tasa de fallosCelda = 1 % en el periodo de tiempo considerado), la tasa de fallos se puede calcular de una manera aproximada de la siguiente manera (interrupción del desarrollo de las series de potencia de la serie binómico después del primer miembro):
Tasa de fallos Batería de tracción " Número de celdas * Tasa de fallosCelda (3)
Por lo tanto, la tasa de fallos de la batería de tracción considerada es casi 100 veces mayor que la tasa de fallos de una celda individual. La tasa de fallos de las celdas individuales debe ser, por lo tanto – con valores requeridos para la tasa de fallos del sistema de batería – menos aproximadamente en el factor 100. Si se requiere para un sistema de batería con 100 celdas conectadas en serie en el periodo de tiempo considerado una tasa de fallos de 100ppm, las celdas deben presentar en este periodo de tiempo una tasa de fallos de 1ppm. Esto representa un requerimiento extremadamente difícil de cumplir.
El cometido de la invención es elevar la fiabilidad de sistemas de baterías frente al estado actual de la técnica. En este caso, el fallo de una celda o bien también de varias celdas de un módulo de batería no debe conducir al fallo completo del sistema de baterías. El sistema de baterías debe poder estar disponible entonces con capacidad de potencia limitada.
Publicación de la invención
La batería de acuerdo con la invención con las características de la reivindicación 1 de la patente presenta, en cambio, la ventaja de que el sistema de batería se amplía frente al estado actual de la técnica internamente con unidades funcionales adicionales. En este caso se trata de
Instalaciones de separación y/o
Instalaciones de carga y de separación y/o
Instalaciones de puenteo
que se describen en detalle a continuación. Sobre la base de estas unidades funcionales se han constituido de acuerdo con la invención módulos de baterías, que se pueden puentear en el caso de fallo de una o de varias celdas. Si el sistema general está constituido por varios módulos de baterías de este tipo – de acuerdo con los requerimientos y la forma de realización del sistema de batería – se pueden puentear uno o varios módulos de baterías, en el caso de que en el módulo de batería hayan fallado una o varias celdas. El sistema de batería presenta entonces, en efecto, una capacidad de potencia limitada en sus terminales frente al funcionamiento regular, pero con un diseño adecuado del sistema de batería se puede evitar un fallo del sistema o bien un estado crítico para la seguridad del sistema. Además, se reconoce el fallo de las celdas o bien del módulo y se pueden iniciar medidas de reparación. De esta manera se eleva la fiabilidad del sistema de baterías.
Las reivindicaciones dependientes muestran desarrollos preferidos de la invención.
De manera especialmente preferida, la batería de acuerdo con la invención comprende una instalación de carga, que está conectada entre la primera conexión del circuito en serie de módulos de batería y el primer polo de la batería y/o que está conectada entre la segunda conexión del circuito en serie de módulos de batería y el segundo polo de la batería, de manera que la batería solamente comprende primeros módulos de batería. En este caso, se garantiza una limitación de las corrientes de compensación en la red de a bordo de tracción en el caso de un fallo de módulos discrecionales de la batería, siendo previstos exclusivamente primeros módulos de la batería constituidos sencillos.
La batería de acuerdo con la invención comprende de manera alternativa con preferencia solamente segundos módulos de baterías. En este caso, se garantiza una limitación de las corrientes de compensación en la red de a bordo de tracción también en el caso de un fallo de módulos discrecionales de la batería, sin que sea necesario prever ninguna instalación de carga separada, puesto que los segundos módulos de la batería comprenden en cada caso una instalación de este tipo. De esta manera es posible un montaje más sencillo de la batería exclusivamente con módulos iguales.
La batería de acuerdo con la invención comprende de manera alternativa con preferencia n módulos de baterías, estando previstos 1 segundos módulos de baterías y n-2 primeros módulos de baterías. En este caso, se garantiza una limitación de las corrientes en la red de a bordo de tracción también en el caso de un fallo de un segundo módulo de batería, puesto que en este caso todavía está presente la instalación de carga del segundo módulo de batería.
En la batería de acuerdo con la invención, adicional o alternativamente con preferencia la instalación de puenteo está configurada de tal forma que solamente puede provocar un cortocircuito del primer polo del módulo de batería y del segundo polo del módulo de batería cuando se realiza una interrupción de la conexión del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas de batería con el segundo polo de módulo de batería y/o una interrupción del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas de la batería.
Dibujo
A continuación se describe en detalle un ejemplo de realización de la invención con referencia al dibujo que se acompaña. En el dibujo:
La figura 1 muestra un diagrama de principio de una batería, con preferencia de una batería de tracción, de acuerdo con una primera forma de realización preferida de la invención.
La figura 2 muestra un diagrama de principio de una batería, con preferencia de una batería de tracción, de acuerdo 5 con una segunda forma de realización preferida de la invención.
La figura 3 muestra un diagrama de principio de una batería, con preferencia de una batería de tracción, de acuerdo con una tercera forma de realización preferida de la invención.
La figura 4 muestra un diagrama de principio de un primer módulo de batería de acuerdo con una forma de realización preferida de la invención.
10 La figura 5 muestra un diagrama de principio de un segundo módulo de batería de acuerdo con una forma de realización preferida de la invención.
La figura 6 muestra un diagrama de principio de una instalación de separación de acuerdo con una forma de realización preferida de la invención.
La figura 7 muestra un diagrama de principio de una instalación de carga y separación de acuerdo con una forma de 15 realización preferida de la invención.
La figura 8 muestra un diagrama de principio de una instalación de puenteo de acuerdo con una forma de realización preferida de la invención, y
La figura 9 muestra un diagrama de principio de una batería de tracción de acuerdo con el estado de la técnica.
Formas de realización preferidas de la invención
20 A continuación se describen en detalle formas de realización preferidas con referencia a las figuras.
En primer lugar, se define el concepto de fiabilidad en el sentido empleado aquí (definición según Lauber/Göhner; Automatización de procesos 1, 3ª edición, Springer-Verlag).
Fiabilidad (Reliability) es la capacidad de un sistema para trabajar correctamente durante un tiempo predeterminado (también seguridad).
25 La fiabilidad de sistemas de baterías se eleva de acuerdo con la invención frente al estado de la técnica, puesto que el fallo de una celda individual de la batería no conduce directamente al fallo del sistema de baterías. En la presente invención, el sistema de baterías se amplía frente al estado actual de la técnica en módulos de baterías, que presenta un circuito en serie de celdas de baterías, con preferencia internamente con unidades funcionales adicionales, que se describen en primer lugar a continuación:
30 • Instalaciones de separación 1d, como se representa en la figura 6a en principio y en la figura 6b en una forma de realización. Una instalación de separación 1d sirve para desconectar las celdas de la batería 1c de un primer módulo de batería 1 en un polo de uno de los dos polos 1a, 1b del módulo de batería o bien conectar las celdas de la batería 1c con baja impedancia en el polo 1a, 1b correspondiente. Para la desconexión de dos polos de las celdas de la batería 1c de ambos polos 1a, 1b del módulo de batería 1 se
35 pueden emplear en un módulo de batería 1 también dos instalaciones de separación 1d (de manera conveniente en cada caso una directamente en el polo positivo y una directamente en el polo negativo del módulo de batería).
El principio básico de la presente invención es independiente de la realización concreta del conmutador de separación TS en la instalación de separación 1d, para la que se contemplan, entre otras cosas, la
40 realización como conmutador electromecánico (relé o fusible) como conmutador electrónico (conmutador de semiconductores) o una combinación de conmutador electromecánico y conmutador electrónico.
• Instalaciones de carga y separación 2d, como se representa en la figura 7a en principio y en la figura 7b en una forma de realización.
Una instalación de carga y de separación 2d representa la ampliación funcional de una instalación de
45 separación 2d1, que funciona como la instalación de separación 1d descrita anteriormente con relación a la figura 6 y tiene el cometido de una instalación de carga 2d2, que limita las corrientes de carga o bien las corrientes de compensación que aparecen durante la conexión adicional de un sistema de baterías o bien de un módulo de batería. La causa de estas corrientes son las capacidades de entrada de los sistemas externos, que no presentan, en general, antes de la cohesión de la batería la misma tensión, que la tensión de suma del sistema de baterías. La limitación de las corrientes de carga o bien de las corrientes de compensación se realiza en el caso más sencillo a través de una resistencia LW, que está conectada en serie con el conmutador de carga LS. A través de la selección adecuada del valor de la resistencia se pueden limitar las corrientes de compensación a valores admisibles para el sistema de baterías y para los
5 sistemas externos. Si la tensión presenta en los polos del sistema de baterías o bien en los polos de un módulo de batería 2 con instalación de carga y de separación 2d casi la misma tensión que la tensión de suma de las celdas correspondientes de la batería 3c (es decir, que la caída de la tensión en la resistencia de carga es reducida), el conmutador de separación TS se puede cerrar en la instalación de carga y en la instalación de separación 2d.
10 El proceso de conexión adicional de un sistema de batería so bien de un módulo de batería se desarrolla, por lo tanto, de la siguiente manera. En primer lugar, cuando el conmutador de separación TS está abierto, el conmutador de carga LS del módulo de carga y de separación 2d está cerrado. Las capacidades externas se cargas o bien se recargan a continuación hasta que las tensiones en los polos del sistema de baterías o bien del módulo de batería corresponden aproximadamente a la tensión de suma de las celdas
15 de baterías asociadas. Entonces se cierra el conmutador de separación TS y se termina el proceso de carga. Las celdas de las baterías están conectadas entonces con baja impedancia con los polos del sistema de baterías o bien del módulo de batería.
El conmutador de separación TS y el conmutador de carga LS del módulo de carga y del módulo de separación 2d se pueden realizar en concreto de la misma manera que el conmutador de separación TS de
20 la instalación de separación 1d.
• Instalaciones de puenteo 1e; 2e, como se representan en la figura 8a en principio y en la figura 8b en una forma de realización.
Una instalación de puenteo 1e; 2e sirve para puentear un módulo de batería 1, 2 con baja impedancia, es decir, conectar el polo positivo y el polo negativo del módulo de batería 1, 2 con baja impedancia, en el
25 caso de que en el módulo de batería 1, 2 hayan fallado una o varias celdas de la batería 1c, 2c.
El principio básico de la presente invención consiste en contemplar, independiente de la realización concreta del conmutador de puenteo ÜS en la instalación de puenteo – como se describe en el conmutador de separación – entre otras cosas la realización como conmutador electromecánico (relé o fusible), como conmutador electrónico (conmutador de semiconductores) o una combinación de conmutador
30 electromecánico y conmutador electrónico.
Sobre la base de las unidades funcionales descritas, se pueden constituir módulos de baterías, que se conectan a continuación para formar sistemas de baterías. En función de los requerimientos planteados al sistema, puede ser conveniente el empleo de la siguiente tipología para los módulos de baterías:
• Primer módulo de batería (tipología 1) con una instalación de separación y una instalación de puenteo,
35 como se representa en la figura 4. En esta tipología se emplea una instalación de separación 1d, para desconectar las celdas de la batería 1c en un polo de uno de los dos polos 1a, 1b del primer módulo de batería 1 o bien conectar las celdas de la batería 1c con baja impedancia en el polo 1a, 1b correspondiente. La instalación de separación 1d está dispuesta en la figura 4 sin limitación de la generalidad en el polo positivo 1a. La instalación de puenteo 1e empleado en paralelo a la instalación de separación 1d y a las
40 celdas de la batería 1c sirve para el puenteo de baja impedancia del primer módulo de batería 1 en el caso de fallo de una o varias celdas 1c del primer módulo de batería 1. El conmutador de puenteo en la instalación de puenteo 1e solamente se cierra con preferencia cuando el conmutador de separación está abierto en la instalación de separación.
La instalación de separación 1d y la instalación de puenteo 1e son activadas a través de líneas de señales 45 para el control para diagnosis de las unidades funcionales del módulo de batería, que no se muestran.
• Segundo módulo de batería (tipología 2) con una instalación de carga, una instalación de separación y una instalación de puenteo, como se representa en la figura 5. En esta tipología se emplea, frente a la tipología 1, adicionalmente una instalación de carga en el segundo módulo de batería 2, es decir, una instalación de carga y de separación 2d mostrada en la figura 7 en lugar de la instalación de separación 1d, para limitar
50 las corrientes de carga o bien de compensación durante la conexión adicional del sistema de batería (otras propiedades que la tipología 1). La instalación de carga y de separación 2d y la instalación de puenteo 2e son activadas a través de líneas de señales para el control para diagnosis de las unidades funcionales del módulo de batería, que no se muestran.
Con los módulos de baterías descritos se construyen de acuerdo con la invención sistemas de baterías de forma
55 modular, que presentan, frente al estado actual de la técnica, una fiabilidad elevada. Como ejemplos para la conexión de los módulos de baterías descritos se contemplan tres sistemas de baterías con diferentes tipologías
5 (designadas con tipología A, B, C).
• Sistema de baterías en tipología A de acuerdo con una segunda forma de realización preferida de la invención, como se representa en la figura 2, con
o Una instalación de carga e instalación de separación 7 separadas.
5 o Varios primeros módulos 1 conectados en serie (tipología 1) Ventajas:
o Se emplean módulos de baterías unitarios.
o Se emplea en total solamente una instalación de carga, que se activa durante la conexión adicional del sistema de baterías.
10 • Sistema de baterías en tipología B de acuerdo con una tercera forma de realización preferida de la invención, como se representa en la figura 3, con
o Varios segundos módulos de baterías 2 conectados en serie (tipología 2). Ventajas:
o Se emplean módulos de baterías unitarios.
15 o Menor resistencia interna frente a la tipología A, puesto que se conecta una instalación de separación menos en serie.
• Sistema de baterías en tipología C de acuerdo con una primera forma de realización preferida de la invención, como se representa en la figura 1, con
o Dos segundos módulos de baterías 2 conectados en serie (tipología 2),
20 o Uno a varios primeros módulos de baterías 1 conectados en serie (tipología 1). Ventajas:
o Menor resistencia interna frente a la tipología A, puesto que se conecta una instalación de separación menos en serie.
o Menos gasto adicional frente a la tipología B para las instalaciones de carga, que solamente está
25 presente en dos módulos de baterías (costes, espacio de construcción). Son necesarios dos módulos de baterías con instalación de carga, para que en el caso de un fallo en uno de los dos módulos después del puenteo esté presente todavía una instalación de carga para la conexión adicional de la batería en los sistemas externos.
Para todos los sistemas de baterías descritos se aplica lo siguiente:
30 En el caso de fallo de una o varia celdas en un módulo de batería, el módulo afectado se puede cortocircuitar con baja impedancia después de la apertura del conmutador de separación en la o bien en las instalaciones de separación del módulo a través del cierre del conmutador de puenteo.
En función del número de los módulos de baterías del sistema de baterías y del número de los módulos de baterías puenteados está disponible a continuación de nuevo un sistema de baterías, que presenta los datos siguientes 35 frente al funcionamiento regular con todos los módulos de baterías.
Sistema de baterías con n módulos
Puenteo 1 módulo Puenteo 2 módulos Puenteo n-1 módulos
Reducción de la potencia P a
Reducción de la energía E a
En el caso de un sistema de baterías con 5 módulos de baterías, después del puenteo de un módulo de batería está disponible un sistema de baterías, que presenta todavía el 80 % de la potencia y el 80 % de la energía del sistema completo de baterías.
Además de la publicación escrita anterior, se remite aquí expresamente a la publicación en las figuras.

Claims (2)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Batería, en particular batería de tracción, con al menos dos módulos de baterías (1, 2) conectados en serie, que comprenden, respectivamente, un primer polo de módulo de batería (1a, 2a), un segundo polo de módulo de batería (1b, 2b) y al menos un circuito en serie y/o circuito en paralelo de celdas de baterías (1c, 2c) conectados en medio, en la que una primera conexión (3) del circuito en serie de módulos de baterías (1, 2) está conectada con un primer polo de baterías (4) y una segunda conexión (5) del circuito en serie de módulos de baterías (1, 2) está conectado con un segundo polo de batería (6),
    en la que al menos un módulo de batería de los al menos dos módulos de baterías (1, 2) conectados en serie es un primer módulo de batería (1), que presenta al menos una instalación de separación (1d) y una instalación de puenteo (1e), en la que la al menos una instalación de separación (1d) proporciona, con una activación correspondiente, una interrupción de la conexión del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas de baterías (1c) con el primer polo de módulo de batería (1a) y/o el segundo polo de módulo de batería (1b) y/o una interrupción del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas de baterías (1c), y en la que a través de la instalación de puenteo (1d), que está conectada entre el primer polo de módulo de batería (1a) y el segundo polo de módulos de baterías (1b), con una activación correspondiente, se cortocircuita el primer polo de módulo de batería (1a) y el segundo polo de módulo de batería (1b), y/o
    al menos un módulo de batería de los al menos dos módulos de baterías (1, 2) conectados en serie es un segundo módulo de batería (2), que presenta al menos una instalación de carga y separación (2d) y una instalación de puenteo (2e), en la que la al menos una instalación de carga y separación (2d) realiza, con una activación correspondiente, una interrupción de la conexión del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas de baterías (2c) con el primer polo de módulo de batería (2a) y/o con el segundo polo de módulo de batería (2b) y/o una interrupción del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas de baterías (2c) y se limitan las corrientes de carga o bien de compensación que aparecen durante la conexión adicional del módulo de batería (2) o bien de la batería con el módulo de batería (2), y en la que a través de la instalación de puenteo (2e), que está conectada entre el primer polo de módulo de batería (2a) y el segundo polo de módulo de batería (2b), con una activación correspondiente, se cortocircuitan el primer polo de módulo de batería (2a) y el segundo polo de módulo de batería (2b).
    caracterizada porque la batería solamente comprende dos módulos de baterías (2) o la batería solamente comprende primeros módulos de baterías (1) y una instalación de carga (7), que está conectada entre la primera conexión (3) del circuito en serie de módulos de baterías (1, 2) y el primer polo de baterías (4), y/o que está conectado entre la segunda conexión (5) del circuito en serie de módulos de baterías (1, 2) y el segundo polo de baterías (6), o la batería comprende n módulos de baterías (1, 2), estando previstos 2 segundos módulos de baterías
    (2) y n-2 primeros módulos de baterías (1).
  2. 2.- Batería de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la instalación de puenteo (1e, 2e) está configurada de tal forma que puede realizar un cortocircuito del primer polo de módulo de batería (1a, 2a) y de segundo polo de módulo de batería (1b, 2b) cuando se lleva a cabo una interrupción de la conexión del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas de baterías (1c, 2c) con el primer polo de módulo de batería (1a, 2a) y/o una interrupción de la conexión del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas de baterías (1c, 2c) con el segundo polo de módulo de batería (1b, 2b) y/o una interrupción del circuito en serie y/o del circuito en paralelo de celdas de baterías (1c, 2c).
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010041040A1 (de) * 2010-09-20 2012-03-22 Robert Bosch Gmbh Energieversorgungsnetz und Verfahren zum Laden mindestens einer als Energiespeicher für einen Gleichspannungszwischenkreis dienenden Energiespeicherzelle in einem Energieversorgungsnetz
DE102010041029A1 (de) * 2010-09-20 2012-03-22 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren zur Inbetriebnahme eines Batteriesystems mit einem Gleichspannungszwischenkreis
DE102010041046A1 (de) * 2010-09-20 2012-03-22 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren zum Einstellen einer Gleichspannungszwischenkreisspannung
US8471529B2 (en) 2010-10-14 2013-06-25 GM Global Technology Operations LLC Battery fault tolerant architecture for cell failure modes parallel bypass circuit
DE102011003810A1 (de) 2011-02-08 2012-08-09 Robert Bosch Gmbh Steuerbarer Energiespeicher und Verfahren zum Betreiben eines steuerbaren Energiespeichers
JP5692047B2 (ja) * 2011-12-21 2015-04-01 トヨタ自動車株式会社 蓄電システム
DE102012209657A1 (de) * 2012-06-08 2013-12-12 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Innenwiderstandes von Batteriezellen einer Batterie
DE102012213053B4 (de) * 2012-07-25 2022-08-11 Robert Bosch Gmbh Batterie, Batteriezelle mit Sicherungsvorrichtung sowie Verfahren zum Schutz einer Batteriezelle
CN102832697B (zh) * 2012-08-30 2014-12-10 潍柴动力股份有限公司 一种实现动力电池自动失效补偿的系统及方法
DE102013202650B4 (de) * 2013-02-19 2025-12-04 Robert Bosch Gmbh Interne Energieversorgung von Energiespeichermodulen für eine Energiespeichereinrichtung und Energiespeichereinrichtung mit solchem
DE102014107287A1 (de) 2014-05-23 2015-11-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zur Überbrückung eines elektrischen Energiespeichers
DE102014218850A1 (de) * 2014-09-19 2016-03-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Batterieanordnung, Verfahren zur Steuerung einer Batterieanordnung sowie Kraftfahrzeug
DE102015102410A1 (de) * 2015-02-20 2016-08-25 Vossloh Kiepe Gmbh Batterieanordnung für ein Fahrzeug
DE102017222192A1 (de) 2017-12-07 2019-06-13 Audi Ag HV-Batterieanordnung für ein Kraftfahrzeug, Bordnetz, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Steuern einer HV-Batterieanordnung
GB2569947A (en) * 2017-12-28 2019-07-10 Moog Unna Gmbh Power supply arrangement with by-pass diodes
KR20210108148A (ko) * 2020-02-25 2021-09-02 삼성에스디아이 주식회사 배터리 시스템

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5825155A (en) * 1993-08-09 1998-10-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Battery set structure and charge/ discharge control apparatus for lithium-ion battery
US5498950A (en) * 1994-04-29 1996-03-12 Delco Electronics Corp. Battery monitoring, charging and balancing apparatus
US5670861A (en) * 1995-01-17 1997-09-23 Norvik Tractions Inc. Battery energy monitoring circuits
FR2748605B1 (fr) * 1996-05-07 1998-08-07 Gerard Lemaire Procede de fabrication d'un generateur elementaire de pile ou d'accumulateur intelligent
JPH11155241A (ja) * 1997-11-21 1999-06-08 Hitachi Ltd 組電池充電電流制御回路および組電池充電方法
US6331763B1 (en) * 1998-04-15 2001-12-18 Tyco Electronics Corporation Devices and methods for protection of rechargeable elements
JP2000182598A (ja) 1998-12-16 2000-06-30 Hitachi Ltd 非水電解液二次電池およびその熱動継電器
JP2000354333A (ja) * 1999-06-08 2000-12-19 Sony Corp 電源装置及びバッテリーユニット
HK1045076A2 (en) * 2001-09-03 2002-11-01 金柏电子国际有限公司 An intelligent serial battery charger and charging block
JP4126167B2 (ja) * 2001-09-13 2008-07-30 三菱重工業株式会社 直列接続の電池群の充放電回路
CA2463135C (en) 2001-10-11 2014-10-07 Denovo Research, Llc Dynamic battery array controllable to provide individual electrical power busses for different electrical loads
JP3945630B2 (ja) * 2002-01-10 2007-07-18 パナソニック・イーブイ・エナジー株式会社 電池電源装置のリレー接点溶着検査方法
JP2005166581A (ja) * 2003-12-05 2005-06-23 Nissan Motor Co Ltd 二次電池、及び、該二次電池を用いた組電池の充放電制御方法
JP4015126B2 (ja) * 2004-03-08 2007-11-28 株式会社Nttファシリティーズ 直流電力供給システム
US20060071640A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-06 Nanotechnologies, Inc. Fast-recovery circuitry and method for a capacitor charging power supply
US20060071639A1 (en) * 2004-09-30 2006-04-06 Nanotechnologies, Inc. Method and circuitry for charging a capacitor to provide a high pulsed power discharge
KR101188944B1 (ko) * 2006-06-15 2012-10-08 한국과학기술원 다중 변압기의 2차 권선을 병렬로 연결한 전하 균일 장치
JP5008950B2 (ja) * 2006-11-08 2012-08-22 パナソニック株式会社 充電システム、電池パック、及びその充電方法
JP5091473B2 (ja) * 2006-12-14 2012-12-05 パナソニック株式会社 組電池制御方法、組電池制御回路、及びこれを備えた充電回路、電池パック
JP2008288109A (ja) * 2007-05-18 2008-11-27 Nissan Motor Co Ltd 電池制御システムおよび電池制御システムの制御方法
US7888910B2 (en) * 2007-11-29 2011-02-15 Hdm Systems Corporation Sequencing switched single capacitor for automatic equalization of batteries connected in series

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